Главная Электровакуумный прибор с термоэлектронным катодом



Электронные приборы

Электронная лампа представляет собой электровакуумный прибор с термоэлектронным катодом и управляемым током, предназначенный для различного рода преобразований электрических величин).

Устройство ее показано на рис. 1.1. Основной частью является система электродов, иначе разрядная система, так как внутри ее происходит электрический разряд. В разрядную систему входит термоэлектронный катод /, сетки 2 и анод 3.

Термоэлектронным катодом (в дальнейшем он именуется просто катодом) называется электрод, основное назначение которого заключается в испускании электронов при электрическом разряде. Катодом служит либо металлическая нить, разогреваемая протекающим по ней током (катод прямого накала), либо металлическая гильза (подогревный катод), внутри которой помещается подогреватель (проволока, подогреваемая током). Гильза, а в большинстве случаев и нить, покрываются активным эмитирующим слоем.

Анодом называется электрод, принимающий основной поток электронов при Рис. 1.1.


) Здесь и дальше определения терминов приводятся по сборнику рекомендуемых терминов (выпуск 59) «Электротехника, электроника» Кнлитета технической терминологии АН СССР (Иадательство АН СССР, 1962 г.).

Общие сведения об электронных лампах



электрическом разряде. Он представляет собой ограничивающее разрядную систему полое металлическое тело, внутри которого размещаются остальные электроды.

Btod

9} 9г

1-03

Puc. 1.2

Сетки, располагающиеся между катодом и анодом, играют роль управляющих электродов и представляют собой спирали, навитые

ИЗ металлических проволок.

ерез промежутки (просветы) между

витками спиралей электроны, эмитируемые катодом, проходят к аноду.

Все электроды разрядной системы монтируются на стеклянной ножке 4, через которую про.ходят и их вводы, присоединяемые к штырькам 5 цоколя 6. Слюдяные пластины 7 фиксируют положение системы электродов. Стеклянная ножка сваривается с баллоном 8, из которого затем откачивается воздух. Газопоглотитель 9 поддерживает высокий вакуум в баллоне в течение всего времени работы лампы. На траверсах управляющей сетки располагаются охлаждающие пластины 10.

Электронные лампы классифицируются по количеству электродов, мощности, диапазону частот и применению. По количеству электродов различают двухэлектродные лампы, или диоды (лампы, имеющие только катод и анод), трехэлектродные, или триоды (лампы, в которых есть еще сетка), четырехэлектродные, или тетроды (лампы с двумя сетками), и пятиэлектродные, или пентоды (лампы с тремя сетками). Менее распространены гексоды (лампы с четырьмя сетками), гептоды (лампы с пятью сетками) и окто-ды (лампы, имеющие шесть сеток). Электронные лампы, содержащие две (или более) системы электродов с независимыми потоками электронов, называются комбинированными (например, двойные диоды, триод-пентоды и т.д.).

По мощности различают маломош1Ные электронные лампы, использующиеся в радиоприемных схемах, и моиные, применяющиеся в радиопередающих устройствах. Лампы каждой из этих групп в зависимости от диапазонов частот, для которых в основном они

предназначены, разделяются на низкочастотные, высокочастотные и сверхвысокочастотные.

По назначению различают усилительные, генераторные, модуляторные, частотопреобразовательные, выпрямительные, измерительные и т. п. электронные лампы.

8/од

Выход влед


&ыхо8

Рис. 1.3

••kohb

Ha рис. 1.2 показано условное обозначение электронной лампы. Здесь а -анод, сетки (цифра в индексе указывает порядковый номер, отсчитываемый от катода), /с -катод, п - подогреватель.

Схема включения лампы зависит от выполняемых ею функций. Однако все схемы конструируются - по одному принципу: один ие электродов лампы принимается за общий, а остальные подключаются к нему. . . На рис. 1.2 изображена схема вклю- -mhS чення, в которой общим электродом является катод. В разрывы це-пей включаются источники питания, сопротивления, трансформаторы и т. д. На рис. 1.3 представлено включение триода в схему с общей сеткой (а) и с общим анодом (б).

Цепь, соединяющую данный электрод € общим (она замыкается В) через лампу), именуют по названию этого электрода. Соответственно имеем цепь анода, цепь третьей сетки и т. д. Цепь, используемая для нагревания катода, носит название цепи накала. К ней подводит- "с- - ся напряжение «и, называемое напряжением накала; ток /« в этой цепи называется током накала.

При изучении процессов, происходящих в электронной лампе, для простоты ограничимся системой, состоящей из плоско-параллельных электродов неограниченных размеров (рис. 1.4а). Состояние такой системы изменяется лишь вдоль координаты л;, направ-




ленной по нормали к поверхностям электродов. Предположим, кроме того, что система работает в схеме с общим катодом (рис. 1.2).

• СТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ

Рассмотрим случай, когда во внешние цепи электродов включены источники постоянного напряжения. Режим работы лампы при этом называется статическим.

Электрическое поле. Если катод нагреть и во внешние цепи включить источники напряжения, то в промежутках разрядной системы будет создаваться электрическое поле. В каждом сечении X оно будет характеризоваться величиной потенциала ф(л:) и на-„, . d<f(x)

пряженностью Е{х) =--7-.

Это поле является результатом наложения поля, которое возникает вследствие наличия в промежутках электронов, испускаемых нагретым катодом, на поле, которое создается источниками напряжения, включенными в схему, и называется в дальнейшем внешним. Поле, создаваемое электронами, именуется полем пространственного заряда.

Рассмотрим сначала законы формирования внешнего поля. При подключении к внешним цепям источников напряжения электроды лампы находятся под различными потенциалами. Условимся обозначать их буквой <р с индексом, соответствующим обозначению электрода. Так, <ра - потенциал анода, <pg3, q>g2 и - потенциалы сеток и фк - потенциал катода.

Чаще всего потенциалы на электродах отсчитывают от уровня потенциала катода, т. е. последний полагают равным нулю. В этом случае потенциал любого электрода численно равен разности потенциалов между ним и катодом.

Разность потенциалов данного электрода и катода называется напряжением на этом электроде. Так, напряжение на аноде "а = фа - фк = <Ра (при фк == 0) есть рззность потенцизлов межд анодом и катодом. Такой же смысл имеют напряжения ыз, Ugz и %i на сетках. Напряжение считается положительным, если потенциал электрода выше потенциала катода. В противном случае ему приписывается отрицательный знак.

При различии потенциалов на электродах на их поверхностях появляются электрические заряды. Считая, что емкости между электродами лампы известны (их рассчитывают по геометрическим размерам разрядной системы или определяют экспериментально), можно найти и заряды на электродах. Так, заряд на аноде

Я а = Са (Та - <?к) + С (?а - fgl) + С2а(?а " fgt) + СЗаСо"?gs). = =.- 9к - Cgla 9gl - Cgia ?g2 - СЗа ?g3 +

где Ска, Cgia, Cg2a И Cgsa -емкости мбжду знодом И соответственно катодом, первой, второй и третьей сетками. Полагзя сумму этих емкостей, называемую собственной емкостью анода, равной Са и считая, что фк = О, окончательно имеем

Яа=- Cgiagl - Cg2a«g2 - Cg3a«g3 + (1.2)

Аналогично находим заряды на остальных электродах:

7g3 =

- Cgigs«gl - g2g3«g2 + CggS

gsJat

(1.3)

4g2 =

giafat

(1.4)

9gl =

+ Cgigi - giggi gigsfgs

Cgiafa,

(1.5)

Чк =

- C„gi«gi - Cg2"g2 - </cg-3«g-3 -

(1.6)

Зная потенциалы и заряды на электродах и геометрические размеры разрядной системы, можно найти потенциал ф(л:) внешнего поля в любой точке х. Если система задана потенциалами! на электродах, то для определения потенциальной функции ф(л:) используется уравнение Лапласа, которое для рассматриваемого случая, когда потенциал изменяется лишь вдоль координаты х, имеет вид

) = 0. (1.7)

При интегрировании этого уравнения принимаются во внимание граничные значения потенциалов на электродах системы. Если известны заряды на электродах, то

ср(х) =

4ПЕ„ ,

(1.8)

где о-плотность заряда на площадке dQ поверхности электрода, г-расстояние от нее до точки, в которой определяется потенциал,

и ео -электрическая постоянная, равная 0,885 • Ю"- . Интеграл

(1.8) необходимо брать по всем заряженным поверхностям.

Для примера найдем потенциальную функцию внешнего поля диода с плоско-параллельными электродами (рис. 1.5а). Интегрируя выражение (1.7), получаем

<p(x) = CiA:-fC2. Так как при л: = О ф(л:) = фк = О, а при х = га ф(л:) = фа = «а,



[0] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20


0.0207